Absolvent FSv ČVUT, obor Konstrukce a dopravní stavby. Projektant OK ve společnosti Excon a.s. V současnosti postgraduální studium na ČVUT se zaměřením na membránové a předepjaté konstrukce. Autorizovaný inženýr ČKAIT v oboru statika a dynamika staveb. E-mail: jermoljev@excon.cz E-mail: janata@excon.cz
Konstrukce zastřešení byla zejména zajímavou zkušeností v oblasti navrhování a realizace přetlakových foliových polštářů a předepnutí a měření předpětí jemného systému lanového zavěšení.
Návrh konstrukce zastřešení
Princip subtilních ocelových obloukových nosníků umístěných pod hliníkovými profily střešního pláště a zavěšených na systému lanek vyplynul z architektonického požadavku minimalizace viditelnosti ocelové konstrukce uvnitř i vně zastřešeného prostoru (obr. 1, 6, 7) a z konstrukčního uspořádání systému střešního pláště. Rozteč vazeb oblouků byla dána maximálním příčným rozponem ETFE polštářů (bez svařování fólie) 1600 mm. Rozměr průřezu ocelových oblouků tvaru H byl dán šířkou hliníkových profilů střešního pláště. Tyto profily byly do průřezů oblouků vsazeny s minimální tolerancí tak, aby byl zajištěn přenos vodorovných sil (obr. 3).
Dvojice hlavních lan ve směru kolmém na oblouky je optimální pro podepření oblouků v dostatečném počtu bodů. Jejich půdorysné prohnutí směrem k sobě uprostřed rozpětí je pak vhodné pro zajištění příčné stability konstrukce (obr. 2).
Díky lanovému vyvěšení byly optimalizovány síly od oblouků do zděných konstrukcí. Zdivo má pouze omezenou schopnost tyto síly přenést, takže předpětí lanového systému bylo vnášeno kontrolovaně, se současným měřením sil na tenzometrech nalepených na konstrukčních prvcích ukotvení hlavních lan do zdiva. Únosnost prvků ukotvení byla ověřena zatěžovací zkouškou.
Obloukové nosníky jsou uloženy na pozednicové obdélníkové profily, které jsou kotveny do zdiva vždy ve třech místech. Na krajích jsou profily zataženy do příčných stěn, uprostřed jsou kotveny v místě vnitřní příčné stěny. Kotvení tvoří smyková zarážka z plechu a vlepené kotevní šrouby. Krajní oblouky jsou kotveny v pěti místech ve vodorovném směru do přilehlých stěn prostřednictvím detailu z nerezového plechu, umožňujícího pohyb v obou zbývajících osách v rovině stěny (obr. 4). Tato kotvení přenášejí vodorovnou reakci směrem od budovy, vzniklou přetlakem vzduchu v krajních polštářích.
¤ Obr. 2. Projektové zpracování prvků ocelové konstrukce a lanového systému
¤ Obr. 3. Tvar průřezu nosného ocelového obloukového nosníku se vsazeným hliníkovým profilem, do nějž se kotví fóliové polštáře
¤ Obr. 4. Detail vodorovného kotvení krajních oblouků do zdiva
Měření vnitřních sil v lanech
Tenzometrické měření na tyčových táhlech pomocí plného můstku, kdy tenzometry na horním a dolním povrchu ve svislém směru eliminují ohybový moment, a další dva tenzometry jsou kompenzační, vystavené pouze vlivu okolní teploty, je spolehlivou prověřenou metodou, díky které je možné při procesu předpínání kontrolovat vnesené vnitřní síly.
U lanových prvků je však umístění tenzometrů problémem. Jedinou možností je část kruhového průřezu těsně za lanovou koncovkou, resp. lanovým napínákem. V tomto místě však z důvodu přechodu síly z nalisované lanové objímky není napětí rovnoměrně rozloženo po celém kruhovém průřezu a dochází k jeho koncentraci na povrchu. V daném případě bylo tedy nutné tenzometry kalibrovat. Ručně vnesená síla pomocí napínací matice byla měřena digitálním dynamometrem a tenzometry, nalepenými na místě za napínací maticí lana. Získaný poměr skutečné a měřené síly byl použit jako opravný koeficient, jenž byl nastaven přímo do měřicí ústředny. Při samotném předpínání lanového systému byly měřeny již opravené, reálné síly. Kalibrace byla provedena v laboratoři Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Byly použity foliové odporové tenzometry firmy Hottinger-Baldwin, typ XY2x 6/120, zapojené do plného můstku, přímo napájené kabely. V každém předpínacím stupni byla ověřována změna geometrie jednak geodeticky a jednak odečítáním posunů olovnic, spuštěných ve vybraných bodech konstrukce vůči fixovaným měřítkům. Při porovnávání hodnoty předpětí a změny geometrie s teoretickými hodnotami bylo dosaženo shody.
Při realizaci konstrukce zastřešení bylo nutné dodržet maximálně citlivý přístup ke stávajícím konstrukcím nejen ze statického hlediska, ale zejména s ohledem na historickou hodnotu památkově chráněné stavby.
¤ Obr. 5. Zastřešení hospodářského dvora Nosticova paláce, montáž ETFE polštářů
¤ Obr. 6. Zastřešení hospodářského dvora Nosticova paláce, montáž ETFE polštářů
¤ Obr. 7. Dokončené zastřešení hospodářského dvora
Základní údaje o stavbě
Stavba: Zastřešení hospodářského dvora Nosticova paláce
Investor: Ministerstvo kultury ČR
Architektonické řešení stavby: AP atelier, Ing. arch. Josef Pleskot
Statické řešení: Excon, a.s. Ing. David Jermoljev Ing. Vladimír Janata, CSc.
Generální dodavatel: Unistav a.s.
Dodávka a montáž lan: Tension Systems, s.r.o.
